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人教版 (2019)选择性必修2第二章 分子结构与性质第三节 分子结构与物质的性质第2课时习题
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这是一份人教版 (2019)选择性必修2第二章 分子结构与性质第三节 分子结构与物质的性质第2课时习题，共10页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
A 级·基础达标练
一、选择题(每小题只有1个选项符合题意)
1．下列说法中正确的是 ( A )
A．氨分子是三角锥形，而甲烷是正四面体形，是因为NH3分子中有一对未成键的孤电子对，它对成键电子的排斥作用较强
B．杂化轨道全部参加形成化学键
C．PCl5分子中P原子和Cl原子最外层都满足8电子结构
D．在分子中含有2个手性C原子
解析：NH3分子中有一对未成键的孤电子对，孤电子对对成键电子的排斥作用较强，故A正确；杂化轨道可以部分参加形成化学键，例如NH3中N发生了sp3杂化，形成了4个sp3杂化轨道，但是只有3个参与形成化学键，故B错误；PCl5中，P原子的最外层电子为5＋5＝10，Cl原子的最外层电子数为7＋|－1|＝8，不都满足8电子稳定结构，故C错误；分子中只含有1个手性C原子，故D错误。
2．(2020·哈尔滨高二检测)下列事实与NH3极易溶于水无关的是 ( C )
A．NH3与水反应生成NH3·H2O
B．NH3与水分子之间形成氢键
C．NH3和水分子的相对分子质量接近
D．NH3是极性分子
解析：NH3与水反应生成NH3·H2O，使氨气的溶解度变大，与NH3极易溶于水有关，故A不选；NH3与水分子之间形成氢键，使氨气的溶解度变大，与NH3极易溶于水有关，故B不选；NH3和水分子的相对分子质量，与氨气的溶解性无关，故C选；NH3是极性分子，水是极性溶剂，极性分子易溶于极性溶剂，与NH3极易溶于水有关，故D不选。
3．(2021·福州高二检测)根据相似相溶规则和实际经验，下列叙述不正确的是 ( A )
A．卤化氢易溶于水，也易溶于CCl4
B．白磷(P4)易溶于CS2，但难溶于水
C．碘易溶于苯，微溶于水
D．NaCl易溶于水，难溶于CCl4
解析：根据相似相溶原理知，极性分子的溶质易溶于极性分子的溶剂，非极性分子的溶质易溶于非极性分子的溶剂，卤化氢为极性分子，水属于极性分子，所以卤化氢易溶于水，四氯化碳是非极性分子，卤化氢难溶于四氯化碳，故A错误；白磷(P4) 、CS2都是非极性分子，水属于极性分子，白磷(P4)易溶于CS2，难溶于水，符合相似相溶原理，故B正确；碘、苯都属于非极性分子，水属于极性分子，碘易溶于苯，微溶于水，符合相似相溶原理，故C正确；NaCl在水分子作用下能发生电离生成水合钠离子、水合氯离子，在四氯化碳中不发生电离，所以NaCl易溶于水，难溶于CCl4，故D正确。
4．(2021·长沙高二检测)徐光宪在《分子共和国》一书中介绍了许多明星分子，如H2O2、CO2、BF3、CH3COOH等。下列说法正确的是( B )
A．H2O2只含有极性共价键
B．CO2是非极性分子
C．BF3分子中的B原子以sp3方式杂化
D．CH3COOH分子间作用力只有氢键
解析： H2O2含有极性共价键O—H和非极性共价键O—O，故A错误；CO2分子为直线形对称结构，分子中正负电中心重合，属于非极性分子，故B正确；BF3分子中的B原子与F原子形成3个σ键，所以B原子以sp2方式杂化，故C错误；CH3COOH分子间作用力有氢键和范德华力，故D错误。
5．(2021·徐州高二检测)我国科学家研制出一种催化剂，能在室温下高效催化空气中甲醛的氧化，其反应如下：HCHO＋O2eq \(――→,\s\up7(催化剂))CO2＋H2O。下列有关说法正确的是 ( D )
A．反应物和生成物都含有π键
B．0.5 ml HCHO含有1 ml σ键
C．HCHO、CO2分子中中心原子杂化类型相同
D．HCHO能溶解在H2O中
解析：反应物甲醛和氧气中都存在双键，则反应物都含有π键，生成物中二氧化碳中含有双键，水分子只含有单键，水分子中无π键，故A错误；根据结构式可知，0.5 ml HCHO含有1.5 ml σ键，故B错误；HCHO分子是平面结构、CO2分子是直线形分子，则HCHO、CO2分子中中心原子分别采用sp2、sp杂化，故C错误；HCHO和H2O分子间形成氢键，HCHO能溶解在H2O中，故D正确。
6．下列事实与氢键无关的是 ( D )
A．水和乙醇可以以任意比例互溶
B．氨容易液化
C．液态氟化氢的化学式有时写成(HF)n的形式
D．甲烷难溶于水而易溶于四氯化碳
解析：D项甲烷在水中和四氯化碳中的溶解性不同，是根据“相似相溶”原理得出的，与氢键无关。
二、非选择题
7．双氧水(H2O2)是一种医用消毒杀菌剂，已知H2O2分子的结构如图所示：
H2O2分子不是直线形的，两个H原子犹如在半展开的书的两面纸上，书面角为93°52′，而两个O—H键与O—O键的夹角均为96°52′。试回答：
(1)H2O2分子的电子式为 ，结构式为 。
(2)H2O2分子中存在 极性 键和 非极性 键，为 极性 (填“极性”或“非极性”)分子。
(3)H2O2难溶于CS2，其原因是 H2O2为极性分子，CS2为非极性分子，根据“相似相溶”原理可知H2O2难溶于CS2 。
(4)H2O2分子中氧元素的化合价为 －1 ，原因是 O—O键为非极性键，O—H键为极性键，共用电子对偏向于氧，故氧元素显－1价 。
解析：(2)H2O2分子的立体结构型为不对称结构，应为极性分子，含有O—O非极性键和O—H极性键。
(3)根据“相似相溶”原理可知，H2O2难溶于非极性溶剂CS2。
(4)共用电子对的偏移决定了元素在化合物中的化合价。
8．短周期的5种非金属元素，其中A、B、C的特征电子排布可表示为A：asa，B：bsbbpb，C：csccp2c；A与B在不同周期，D与B同主族，E在C的下一周期，且是同周期元素中电负性最大的元素。
回答下列问题：
(1)由A、B、C、E四种元素中的两种元素可形成多种分子，下列分子：①BC2、②BA4、③A2C2、④BE4，其中属于极性分子的是 ③ (填序号)。
(2)C的氢化物比下一周期同族元素的氢化物沸点还要高，其原因是 H2O分子间形成氢键 。
(3)B、C两元素都能和A元素组成两种常见的溶剂，其化学式分别为 C6H6 、 H2O 。DE4在前者中的溶解性 大于 (填“大于”或“小于”)在后者中的溶解性。
(4)BA4、BE4和DE4的沸点从高到低的顺序为 SiCl4＞CCl4＞CH4 (填化学式)。
解析：由s轨道最多可容纳2个电子可得：a＝1，b＝c＝2，即A为H，B为C，C为O；由D与B同主族，且为非金属元素可知D为Si；由E在C的下一周期且E为同周期元素中电负性最大的元素可知E为Cl。
(1)①、②、③、④分别为CO2、CH4、H2O2、CCl4，其中H2O2为极性分子，其他为非极性分子。
(2)C的氢化物为H2O，H2O分子间可形成氢键是其沸点较高的主要原因。
(3)B、A两元素组成苯，C、A两元素组成水，两者都为常见的溶剂。SiCl4为非极性分子，易溶于非极性溶剂(苯)中。
(4) BA4、BE4、DE4分别为CH4、CCl4、SiCl4，三者结构相似，相对分子质量逐渐增大，分子间作用力逐渐增强，故它们的沸点从高到低的顺序为SiCl4>CCl4 >CH4。
9．按要求完成下列各小题：
(1)下列物质的结构或性质与氢键有关的是 BD 。
A．乙烯分子中所有原子共平面
B．水结成冰后密度变小、体积变大
C．乙醚的熔、沸点(分别为－116.3 ℃、34.6 ℃)低
D．丙三醇能与水互溶，常用于配制化妆品
(2)一定条件下用Al2O3和CCl4反应制备AlCl3的反应如下：Al2O3＋3CCl4===2AlCl3＋3COCl2其中COCl2分子的空间构型为 平面三角形 。
(3)已知：(CN)2是直线形分子，并具有对称性。(CN)2中π键和σ键的个数比为 4∶3 。
解析：(1)乙烯分子之间不存在氢键，故乙烯分子的结构和氢键无关，故A错误；冰中存在氢键，水结成冰体积变大，则相同质量时冰的密度比液态水的密度小，与氢键有关，故B正确；乙醚中的H都与碳相连，不存在氢键，所以乙醚的沸点与氢键无关，故C错误；醇分子和水分子之间存在氢键，由于氢键的存在，导致醇和水能以任意比互溶，故D正确。
(2)COCl2分子的结构式为，C===O中含有1个σ键、1个π键，碳原子的杂化方式为sp2杂化，分子的空间构型为平面三角形。
(3)(CN)2是直线形分子，并有对称性，结构式为N≡C—C≡N，(CN)2中π键和σ键的个数比为4∶3。
10．数十亿年来，地球上的物质不断变化，大气的成分也发生了很大的变化。下表是原始大气和目前空气的主要成分：
用上表所涉及的分子填写下列空白：
(1)含有10个电子的分子有 H2O、Ne、CH4、NH3 (填化学式，下同)；
(2)由极性键构成的非极性分子有 CH4、CO2 ；
(3)沸点最高的物质是 H2O ，用所学的知识解释其沸点最高的原因 水分子中存在氢键，使分子间作用力增大，沸点升高 ；
(4)分子中不含孤电子对的分子(稀有气体除外)有 CH4 ，它的立体构型为 正四面体形 ；
(5) CO的结构可表示为，与CO结构最相似的分子是 N2 ，这两种结构相似的分子的极性 不相同 (填“相同”或“不相同”)。
解析：(1)含10电子的分子有CH4、NH3、H2O、Ne等。
(2)具有对称结构的分子是非极性分子，如N2、O2、CH4、CO2，其中由极性键形成的非极性分子只有CH4和CO2，另两个非极性分子是由非极性共价键形成的。
(3)表中所涉及的物质都是由分子构成的。沸点的高低比较主要看范德华力的强弱，但水分子间除了范德华力外，还有氢键的作用，分子间氢键的存在使水的沸点较高。
(4)碳原子最外层有4个电子，在甲烷分子中形成了4个共价键，不存在孤电子对，最外层电子都参与成键，构型为正四面体形。
(5)由一氧化碳的结构式可知，碳原子和氧原子之间存在三个共价键，氮气分子中两个氮原子之间也存在三个共价键，结构相似。CO分子中的三个键是由两个不同的原子形成的，是极性共价键，而N2分子中的三键是由两个相同的氮原子形成的，是非极性共价键。
B 级·能力提升练
一、选择题(每小题只有1个选项符合题意)
1．下列事实不可以用氢键来解释的是( A )
A．水是一种非常稳定的化合物
B．测量氟化氢相对分子质量的实验中，发现实验值总是大于20
C．水结成冰后，体积膨胀，密度变小
D．氨气容易液化
解析：氢键影响物质的部分物理性质，稳定性属于化学性质，即水是稳定的化合物与氢键无关，故A符合题意；HF分子间存在氢键，使HF聚合在一起，形成(HF)n，因此测量氟化氢相对分子质量的实验中，发现实验值总是大于20，与氢键有关，故B不符合题意；水结冰，形成分子间氢键，使体积膨胀，密度变小，故C不符合题意；氨气分子间存在氢键，使氨气熔沸点升高，即氨气易液化，故D不符合题意。
2．下列说法正确的是( D )
A.分子中只有极性键
B．CH4分子中含有极性共价键，是极性分子
C．CO2分子中的化学键为非极性键
D．CH4和CO2分子中碳原子的杂化类型分别是sp3和sp
解析：同种原子形成的共价键是非极性键，即C===C键是非极性键，A错误；在CH4分子中含有C—H极性共价键，由于该分子中各个共价键空间排列对称，是正四面体形的分子，所以该分子是非极性分子，B错误；二氧化碳结构为O===C===O，化学键为极性键，C错误；CH4分子中碳原子形成的都是σ键，碳原子的杂化类型是sp3杂化，而CO2分子中碳原子与两个氧原子分别形成了两个共价键，一个σ键、一个π键，碳原子的杂化类型是sp杂化，D正确。
3．甲醛()在Ni催化作用下加氢可得甲醇(CH3OH)，以下说法中正确的是( C )
A．甲醛分子间可以形成氢键
B．甲醛分子和甲醇分子中C原子均采取sp2杂化
C．甲醛为极性分子
D．甲醇的沸点远低于甲醛的沸点
解析：甲醛分子中与H形成共价键的C原子的电负性没有那么大，与其相连的H原子不会成为“裸露”质子，甲醛分子间不存在氢键，A项错误；甲醛中C原子形成3个σ键和1个π键，C上没有孤电子对，其中C为sp2杂化，甲醇分子中C原子形成4个σ键，C上没有孤电子对，其中C为sp3杂化，B项错误；甲醛分子为平面三角形，分子中正负电中心不重合，是极性分子，C项正确；甲醇分子中有—OH，可以形成分子间氢键，甲醇的沸点比甲醛的沸点高，D项错误。
4．关于氢键，下列说法正确的是( B )
A．分子中有N、O、F原子，分子间就存在氢键
B．因为氢键的缘故，比
熔、沸点高
C．由于氢键比范德华力强，所以HF分子比HI分子稳定
D．“可燃冰”——甲烷水合物(例如：8CH4·46H2O)中CH4与H2O之间存在氢键
解析：非金属性较强的元素N、O、F的氢化物易形成氢键，并不是分子中有N、O、F原子分子间就存在氢键，如NO分子间就不存在氢键，故A项错误；若形成分子内氢键时，其熔点和沸点会降低，形成分子间氢键时，物质的熔点和沸点就会升高，形成分子间氢键，形成分子内氢键，故熔沸点高，故B项正确；分子的稳定性和氢键是没有关系的，而与化学键有关系，故C项错误；C—H键极性非常弱，不可能与水分子形成氢键。可燃冰是因为高压下水分子通过氢键形成笼状结构，笼状结构的体积与甲烷分子相近，刚好可以容纳下甲烷分子，而甲烷分子与水分子之间没有氢键，故D项错误。
5．有五个系列同族元素的物质，101.3 kPa时测定它们的沸点(℃)如下表所示：
对应表中内容，下列叙述中正确的是( C )
A．a、b、c代表的化学物质中均含化学键
B．系列②物质均有氧化性；系列③物质对应水溶液均是强酸
C．系列④中各化合物的稳定性顺序为H2O>H2S>H2Se>H2Te
D．上表中物质HF和H2O，由于氢键的影响，其分子特别稳定
解析：He、Ne、Ar、Kr是同族元素的原子，根据递变顺序，可知a为Ne；F、Cl、Br、I属于同一主族元素的原子，且b应是单质形式，即为Br2，c为氢化物，即HF，则a、b、c的化学式分别为Ne、Br2、HF，稀有气体无任何化学键，A项错误；卤素单质均表现为较强的氧化性，对应的氢化物中氢氟酸是弱酸，B项错误；O、S、Se、Te的原子的得电子能力依次减弱，非金属性越来越弱，则氢化物的稳定性越来越弱，系列④中各化合物的稳定性顺序为H2O>H2S>H2Se>H2Te，C项正确；氢键影响物理性质，分子的稳定性与共价键的强弱有关，与氢键无关，D项错误。
二、非选择题
6．(1)铜与类卤素(SCN)2反应生成Cu(SCN)2,1 ml (SCN)2中含有π键的数目为 4NA ；类卤素(SCN)2对应的酸有两种，理论上硫氰酸(H—S—C≡N)的沸点低于异硫氰酸(H—N===C===S)的沸点，其原因是 异硫氰酸分子间可形成氢键，而硫氰酸不能 。
(2)H2O2与H2O可以任意比例互溶，除了因为它们都是极性分子外，还因为 H2O2与H2O分子之间可以形成氢键 。
(3)乙二胺(H2N—CH2—CH2—NH2)分子中氮原子的杂化类型为 sp3杂化 ；乙二胺和三甲胺[N(CH3)3]均属于胺，但乙二胺比三甲胺的沸点高得多，原因是 乙二胺分子之间可以形成氢键，三甲胺分子之间不能形成氢键 。
(4)氨气溶于水时，大部分NH3与H2O以氢键(用“…”表示)结合形成NH3·H2O分子。根据氨水的性质可推知NH3·H2O的结构式为 B 。
(5)在元素周期表中氟的电负性最大，用氢键表示式写出HF水溶液中存在的所有氢键： F—H…F、F—H…O、O—H…F、O—H…O 。
解析：(1)(SCN)2的结构式为N≡C—S—S—C≡N，单键为σ键，三键中含有1个σ键、2个π键，故1 ml (SCN)2中含有π键的数目为4NA；异硫氰酸分子间可形成氢键，而硫氰酸不能，故异硫氰酸的沸点较高。
(2)H2O2与H2O分子间可以形成氢键，溶解度增大，导致二者之间互溶。
(3)乙二胺(H2N—CH2—CH2—NH2)中N原子形成3个σ键，含1对孤电子对，价层电子对数为4，采取sp3杂化；乙二胺(H2N—CH2—CH2—NH2)分子之间可以形成氢键，三甲胺[N(CH3)3]分子之间不能形成氢键，故乙二胺的沸点较高。
(4)从氢键的成键原理上讲，A、B两项都成立，C、D两项都错误；但是H—O键的极性比H—N键的大，H—O 键上氢原子的正电性更大，更容易与氮原子形成氢键，所以氢键主要存在于H2O分子中的H与NH3分子中的N之间。另外，可从熟知的性质加以分析，NH3·H2O能电离出NHeq \\al(＋,4)和OH－，按A项结构不能写出其电离方程式，按B项结构可合理解释NH3·H2ONHeq \\al(＋,4)＋OH－，所以B项正确。
(5)HF在水溶液中形成的氢键可从HF和HF、H2O和H2O、HF和H2O(HF提供氢)、H2O和HF(H2O提供氢)四个方面来考虑。由此可以得出HF水溶液中存在的氢键。
7．水是自然界中普遍存在的一种物质，也是维持生命活动所必需的一种物质。下图为冰的结构：
回答下列问题：
(1)s轨道与s轨道重叠形成的共价键可用符号表示为dss，p轨道以“头碰头”方式重叠形成的共价键可用符号表示为dpp，则H2O分子中含有的共价键用符号表示为 dssp3 。
(2)1 ml冰中有 2 ml“氢键”。
(3)根据等电子原理，写出短周期元素原子形成的与H3O＋互为等电子体的分子或离子 NH3 。
(4)科学家发现在特殊条件下，水能表现出许多种有趣的结构和性质：
①一定条件下给水施加一个弱电场，常温常压下水结成冰，俗称“热冰”，其计算机模拟图如下：
使水结成“热冰”采用“弱电场”的条件，说明水分子是 极性 分子(填“极性”或“非极性”)。
②用高能射线照射液态水时，一个水分子能释放出一个电子，同时产生一种阳离子。产生的阳离子具有较强的氧化性，试写出该阳离子与SO2的水溶液反应的离子方程式 2H2O＋＋SO2===4H＋＋SOeq \\al(2－,4) ；该阳离子还能与水作用生成羟基，经测定此时的水具有酸性，写出该过程的离子方程式 H2O＋＋H2O===H3O＋＋－OH 。
(5)水的分解温度远高于其沸点的原因是 水分解需要破坏分子内部的极性键，水的汽化只需破坏分子间的范德华力与氢键即可，而极性键远比分子间的范德华力与氢键强得多 。
(6)从结构的角度分析固态水(冰)的密度小于液态水的密度的原因是 水分子之间除了范德华力外还存在 较强的氢键，氢键是有方向性和饱和性的，水由液态变为固态时，氢键的这种方向性和饱和性表现得更为突出，每个水分子都处于与直接相邻的4个水分子构成的四面体中心，分子之间的空隙较大，密度较小 。
解析：(1)H原子只有一个电子，且占据s轨道，O原子通过杂化形成4个sp3杂化轨道，杂化轨道上有2个不成对电子，H原子的s轨道与O原子的sp3杂化轨道头碰头形成共价键，则H2O分子中含有的共价键用符号表示为ds－sp3。
(2)每个水分子与相邻的4个水分子形成氢键，故每个水分子形成的氢键数为4/2＝2。
(3)等电子体的要求是原子总数相同，价电子总数相同，所以短周期元素原子形成的与H3O＋互为等电子体的分子或离子有NH3。
(4)①在电场作用下的凝结，说明水分子是极性分子；
②由水分子释放出电子时产生的一种阳离子，可以表示成H2O＋，因为氧化性很强，氧化SO2生成硫酸，2H2O＋＋SO2===4H＋＋SOeq \\al(2－,4)；根据信息和电荷守恒，H2O＋＋H2O===H3O＋＋－OH。
(5)水的分解温度远高于其沸点的原因是水分解需要破坏分子内部的极性键，水的汽化只需破坏分子间的范德华力与氢键即可，而极性键远比分子间的范德华力与氢键强得多。
(6)水分子之间除了范德华力外还存在较强的氢键，氢键是有方向性和饱和性的，水由液态变为固态时，氢键的这种方向性和饱和性表现得更为突出，每个水分子都处于与直接相邻的4个水分子构成的四面体中心，分子之间的空隙较大，密度较小。空气的成分
N2、O2、CO2、水蒸气及稀有气体(如He、Ne等)
原始大气的主要成分
CH4、NH3、CO、CO2等
①
He
－268.8
(a)
－249.5
Ar
－185.8
Kr
151．7
②
F2
－187.0
Cl2
－33.6
(b)
58．7
I2
184．0
③
(c)
19．4
HCl
－84.0
HBr
－67.0
HI
－35.3
④
H2O
100．0
H2S
－60.0
(d)
－42.0
H2Te
－1.8
⑤
CH4
－161.0
SiH4
－112.0
GeH4
－90.0
(e)
－52.0
A 级·基础达标练
一、选择题(每小题只有1个选项符合题意)
1．下列说法中正确的是 ( A )
A．氨分子是三角锥形，而甲烷是正四面体形，是因为NH3分子中有一对未成键的孤电子对，它对成键电子的排斥作用较强
B．杂化轨道全部参加形成化学键
C．PCl5分子中P原子和Cl原子最外层都满足8电子结构
D．在分子中含有2个手性C原子
解析：NH3分子中有一对未成键的孤电子对，孤电子对对成键电子的排斥作用较强，故A正确；杂化轨道可以部分参加形成化学键，例如NH3中N发生了sp3杂化，形成了4个sp3杂化轨道，但是只有3个参与形成化学键，故B错误；PCl5中，P原子的最外层电子为5＋5＝10，Cl原子的最外层电子数为7＋|－1|＝8，不都满足8电子稳定结构，故C错误；分子中只含有1个手性C原子，故D错误。
2．(2020·哈尔滨高二检测)下列事实与NH3极易溶于水无关的是 ( C )
A．NH3与水反应生成NH3·H2O
B．NH3与水分子之间形成氢键
C．NH3和水分子的相对分子质量接近
D．NH3是极性分子
解析：NH3与水反应生成NH3·H2O，使氨气的溶解度变大，与NH3极易溶于水有关，故A不选；NH3与水分子之间形成氢键，使氨气的溶解度变大，与NH3极易溶于水有关，故B不选；NH3和水分子的相对分子质量，与氨气的溶解性无关，故C选；NH3是极性分子，水是极性溶剂，极性分子易溶于极性溶剂，与NH3极易溶于水有关，故D不选。
3．(2021·福州高二检测)根据相似相溶规则和实际经验，下列叙述不正确的是 ( A )
A．卤化氢易溶于水，也易溶于CCl4
B．白磷(P4)易溶于CS2，但难溶于水
C．碘易溶于苯，微溶于水
D．NaCl易溶于水，难溶于CCl4
解析：根据相似相溶原理知，极性分子的溶质易溶于极性分子的溶剂，非极性分子的溶质易溶于非极性分子的溶剂，卤化氢为极性分子，水属于极性分子，所以卤化氢易溶于水，四氯化碳是非极性分子，卤化氢难溶于四氯化碳，故A错误；白磷(P4) 、CS2都是非极性分子，水属于极性分子，白磷(P4)易溶于CS2，难溶于水，符合相似相溶原理，故B正确；碘、苯都属于非极性分子，水属于极性分子，碘易溶于苯，微溶于水，符合相似相溶原理，故C正确；NaCl在水分子作用下能发生电离生成水合钠离子、水合氯离子，在四氯化碳中不发生电离，所以NaCl易溶于水，难溶于CCl4，故D正确。
4．(2021·长沙高二检测)徐光宪在《分子共和国》一书中介绍了许多明星分子，如H2O2、CO2、BF3、CH3COOH等。下列说法正确的是( B )
A．H2O2只含有极性共价键
B．CO2是非极性分子
C．BF3分子中的B原子以sp3方式杂化
D．CH3COOH分子间作用力只有氢键
解析： H2O2含有极性共价键O—H和非极性共价键O—O，故A错误；CO2分子为直线形对称结构，分子中正负电中心重合，属于非极性分子，故B正确；BF3分子中的B原子与F原子形成3个σ键，所以B原子以sp2方式杂化，故C错误；CH3COOH分子间作用力有氢键和范德华力，故D错误。
5．(2021·徐州高二检测)我国科学家研制出一种催化剂，能在室温下高效催化空气中甲醛的氧化，其反应如下：HCHO＋O2eq \(――→,\s\up7(催化剂))CO2＋H2O。下列有关说法正确的是 ( D )
A．反应物和生成物都含有π键
B．0.5 ml HCHO含有1 ml σ键
C．HCHO、CO2分子中中心原子杂化类型相同
D．HCHO能溶解在H2O中
解析：反应物甲醛和氧气中都存在双键，则反应物都含有π键，生成物中二氧化碳中含有双键，水分子只含有单键，水分子中无π键，故A错误；根据结构式可知，0.5 ml HCHO含有1.5 ml σ键，故B错误；HCHO分子是平面结构、CO2分子是直线形分子，则HCHO、CO2分子中中心原子分别采用sp2、sp杂化，故C错误；HCHO和H2O分子间形成氢键，HCHO能溶解在H2O中，故D正确。
6．下列事实与氢键无关的是 ( D )
A．水和乙醇可以以任意比例互溶
B．氨容易液化
C．液态氟化氢的化学式有时写成(HF)n的形式
D．甲烷难溶于水而易溶于四氯化碳
解析：D项甲烷在水中和四氯化碳中的溶解性不同，是根据“相似相溶”原理得出的，与氢键无关。
二、非选择题
7．双氧水(H2O2)是一种医用消毒杀菌剂，已知H2O2分子的结构如图所示：
H2O2分子不是直线形的，两个H原子犹如在半展开的书的两面纸上，书面角为93°52′，而两个O—H键与O—O键的夹角均为96°52′。试回答：
(1)H2O2分子的电子式为 ，结构式为 。
(2)H2O2分子中存在 极性 键和 非极性 键，为 极性 (填“极性”或“非极性”)分子。
(3)H2O2难溶于CS2，其原因是 H2O2为极性分子，CS2为非极性分子，根据“相似相溶”原理可知H2O2难溶于CS2 。
(4)H2O2分子中氧元素的化合价为 －1 ，原因是 O—O键为非极性键，O—H键为极性键，共用电子对偏向于氧，故氧元素显－1价 。
解析：(2)H2O2分子的立体结构型为不对称结构，应为极性分子，含有O—O非极性键和O—H极性键。
(3)根据“相似相溶”原理可知，H2O2难溶于非极性溶剂CS2。
(4)共用电子对的偏移决定了元素在化合物中的化合价。
8．短周期的5种非金属元素，其中A、B、C的特征电子排布可表示为A：asa，B：bsbbpb，C：csccp2c；A与B在不同周期，D与B同主族，E在C的下一周期，且是同周期元素中电负性最大的元素。
回答下列问题：
(1)由A、B、C、E四种元素中的两种元素可形成多种分子，下列分子：①BC2、②BA4、③A2C2、④BE4，其中属于极性分子的是 ③ (填序号)。
(2)C的氢化物比下一周期同族元素的氢化物沸点还要高，其原因是 H2O分子间形成氢键 。
(3)B、C两元素都能和A元素组成两种常见的溶剂，其化学式分别为 C6H6 、 H2O 。DE4在前者中的溶解性 大于 (填“大于”或“小于”)在后者中的溶解性。
(4)BA4、BE4和DE4的沸点从高到低的顺序为 SiCl4＞CCl4＞CH4 (填化学式)。
解析：由s轨道最多可容纳2个电子可得：a＝1，b＝c＝2，即A为H，B为C，C为O；由D与B同主族，且为非金属元素可知D为Si；由E在C的下一周期且E为同周期元素中电负性最大的元素可知E为Cl。
(1)①、②、③、④分别为CO2、CH4、H2O2、CCl4，其中H2O2为极性分子，其他为非极性分子。
(2)C的氢化物为H2O，H2O分子间可形成氢键是其沸点较高的主要原因。
(3)B、A两元素组成苯，C、A两元素组成水，两者都为常见的溶剂。SiCl4为非极性分子，易溶于非极性溶剂(苯)中。
(4) BA4、BE4、DE4分别为CH4、CCl4、SiCl4，三者结构相似，相对分子质量逐渐增大，分子间作用力逐渐增强，故它们的沸点从高到低的顺序为SiCl4>CCl4 >CH4。
9．按要求完成下列各小题：
(1)下列物质的结构或性质与氢键有关的是 BD 。
A．乙烯分子中所有原子共平面
B．水结成冰后密度变小、体积变大
C．乙醚的熔、沸点(分别为－116.3 ℃、34.6 ℃)低
D．丙三醇能与水互溶，常用于配制化妆品
(2)一定条件下用Al2O3和CCl4反应制备AlCl3的反应如下：Al2O3＋3CCl4===2AlCl3＋3COCl2其中COCl2分子的空间构型为 平面三角形 。
(3)已知：(CN)2是直线形分子，并具有对称性。(CN)2中π键和σ键的个数比为 4∶3 。
解析：(1)乙烯分子之间不存在氢键，故乙烯分子的结构和氢键无关，故A错误；冰中存在氢键，水结成冰体积变大，则相同质量时冰的密度比液态水的密度小，与氢键有关，故B正确；乙醚中的H都与碳相连，不存在氢键，所以乙醚的沸点与氢键无关，故C错误；醇分子和水分子之间存在氢键，由于氢键的存在，导致醇和水能以任意比互溶，故D正确。
(2)COCl2分子的结构式为，C===O中含有1个σ键、1个π键，碳原子的杂化方式为sp2杂化，分子的空间构型为平面三角形。
(3)(CN)2是直线形分子，并有对称性，结构式为N≡C—C≡N，(CN)2中π键和σ键的个数比为4∶3。
10．数十亿年来，地球上的物质不断变化，大气的成分也发生了很大的变化。下表是原始大气和目前空气的主要成分：
用上表所涉及的分子填写下列空白：
(1)含有10个电子的分子有 H2O、Ne、CH4、NH3 (填化学式，下同)；
(2)由极性键构成的非极性分子有 CH4、CO2 ；
(3)沸点最高的物质是 H2O ，用所学的知识解释其沸点最高的原因 水分子中存在氢键，使分子间作用力增大，沸点升高 ；
(4)分子中不含孤电子对的分子(稀有气体除外)有 CH4 ，它的立体构型为 正四面体形 ；
(5) CO的结构可表示为，与CO结构最相似的分子是 N2 ，这两种结构相似的分子的极性 不相同 (填“相同”或“不相同”)。
解析：(1)含10电子的分子有CH4、NH3、H2O、Ne等。
(2)具有对称结构的分子是非极性分子，如N2、O2、CH4、CO2，其中由极性键形成的非极性分子只有CH4和CO2，另两个非极性分子是由非极性共价键形成的。
(3)表中所涉及的物质都是由分子构成的。沸点的高低比较主要看范德华力的强弱，但水分子间除了范德华力外，还有氢键的作用，分子间氢键的存在使水的沸点较高。
(4)碳原子最外层有4个电子，在甲烷分子中形成了4个共价键，不存在孤电子对，最外层电子都参与成键，构型为正四面体形。
(5)由一氧化碳的结构式可知，碳原子和氧原子之间存在三个共价键，氮气分子中两个氮原子之间也存在三个共价键，结构相似。CO分子中的三个键是由两个不同的原子形成的，是极性共价键，而N2分子中的三键是由两个相同的氮原子形成的，是非极性共价键。
B 级·能力提升练
一、选择题(每小题只有1个选项符合题意)
1．下列事实不可以用氢键来解释的是( A )
A．水是一种非常稳定的化合物
B．测量氟化氢相对分子质量的实验中，发现实验值总是大于20
C．水结成冰后，体积膨胀，密度变小
D．氨气容易液化
解析：氢键影响物质的部分物理性质，稳定性属于化学性质，即水是稳定的化合物与氢键无关，故A符合题意；HF分子间存在氢键，使HF聚合在一起，形成(HF)n，因此测量氟化氢相对分子质量的实验中，发现实验值总是大于20，与氢键有关，故B不符合题意；水结冰，形成分子间氢键，使体积膨胀，密度变小，故C不符合题意；氨气分子间存在氢键，使氨气熔沸点升高，即氨气易液化，故D不符合题意。
2．下列说法正确的是( D )
A.分子中只有极性键
B．CH4分子中含有极性共价键，是极性分子
C．CO2分子中的化学键为非极性键
D．CH4和CO2分子中碳原子的杂化类型分别是sp3和sp
解析：同种原子形成的共价键是非极性键，即C===C键是非极性键，A错误；在CH4分子中含有C—H极性共价键，由于该分子中各个共价键空间排列对称，是正四面体形的分子，所以该分子是非极性分子，B错误；二氧化碳结构为O===C===O，化学键为极性键，C错误；CH4分子中碳原子形成的都是σ键，碳原子的杂化类型是sp3杂化，而CO2分子中碳原子与两个氧原子分别形成了两个共价键，一个σ键、一个π键，碳原子的杂化类型是sp杂化，D正确。
3．甲醛()在Ni催化作用下加氢可得甲醇(CH3OH)，以下说法中正确的是( C )
A．甲醛分子间可以形成氢键
B．甲醛分子和甲醇分子中C原子均采取sp2杂化
C．甲醛为极性分子
D．甲醇的沸点远低于甲醛的沸点
解析：甲醛分子中与H形成共价键的C原子的电负性没有那么大，与其相连的H原子不会成为“裸露”质子，甲醛分子间不存在氢键，A项错误；甲醛中C原子形成3个σ键和1个π键，C上没有孤电子对，其中C为sp2杂化，甲醇分子中C原子形成4个σ键，C上没有孤电子对，其中C为sp3杂化，B项错误；甲醛分子为平面三角形，分子中正负电中心不重合，是极性分子，C项正确；甲醇分子中有—OH，可以形成分子间氢键，甲醇的沸点比甲醛的沸点高，D项错误。
4．关于氢键，下列说法正确的是( B )
A．分子中有N、O、F原子，分子间就存在氢键
B．因为氢键的缘故，比
熔、沸点高
C．由于氢键比范德华力强，所以HF分子比HI分子稳定
D．“可燃冰”——甲烷水合物(例如：8CH4·46H2O)中CH4与H2O之间存在氢键
解析：非金属性较强的元素N、O、F的氢化物易形成氢键，并不是分子中有N、O、F原子分子间就存在氢键，如NO分子间就不存在氢键，故A项错误；若形成分子内氢键时，其熔点和沸点会降低，形成分子间氢键时，物质的熔点和沸点就会升高，形成分子间氢键，形成分子内氢键，故熔沸点高，故B项正确；分子的稳定性和氢键是没有关系的，而与化学键有关系，故C项错误；C—H键极性非常弱，不可能与水分子形成氢键。可燃冰是因为高压下水分子通过氢键形成笼状结构，笼状结构的体积与甲烷分子相近，刚好可以容纳下甲烷分子，而甲烷分子与水分子之间没有氢键，故D项错误。
5．有五个系列同族元素的物质，101.3 kPa时测定它们的沸点(℃)如下表所示：
对应表中内容，下列叙述中正确的是( C )
A．a、b、c代表的化学物质中均含化学键
B．系列②物质均有氧化性；系列③物质对应水溶液均是强酸
C．系列④中各化合物的稳定性顺序为H2O>H2S>H2Se>H2Te
D．上表中物质HF和H2O，由于氢键的影响，其分子特别稳定
解析：He、Ne、Ar、Kr是同族元素的原子，根据递变顺序，可知a为Ne；F、Cl、Br、I属于同一主族元素的原子，且b应是单质形式，即为Br2，c为氢化物，即HF，则a、b、c的化学式分别为Ne、Br2、HF，稀有气体无任何化学键，A项错误；卤素单质均表现为较强的氧化性，对应的氢化物中氢氟酸是弱酸，B项错误；O、S、Se、Te的原子的得电子能力依次减弱，非金属性越来越弱，则氢化物的稳定性越来越弱，系列④中各化合物的稳定性顺序为H2O>H2S>H2Se>H2Te，C项正确；氢键影响物理性质，分子的稳定性与共价键的强弱有关，与氢键无关，D项错误。
二、非选择题
6．(1)铜与类卤素(SCN)2反应生成Cu(SCN)2,1 ml (SCN)2中含有π键的数目为 4NA ；类卤素(SCN)2对应的酸有两种，理论上硫氰酸(H—S—C≡N)的沸点低于异硫氰酸(H—N===C===S)的沸点，其原因是 异硫氰酸分子间可形成氢键，而硫氰酸不能 。
(2)H2O2与H2O可以任意比例互溶，除了因为它们都是极性分子外，还因为 H2O2与H2O分子之间可以形成氢键 。
(3)乙二胺(H2N—CH2—CH2—NH2)分子中氮原子的杂化类型为 sp3杂化 ；乙二胺和三甲胺[N(CH3)3]均属于胺，但乙二胺比三甲胺的沸点高得多，原因是 乙二胺分子之间可以形成氢键，三甲胺分子之间不能形成氢键 。
(4)氨气溶于水时，大部分NH3与H2O以氢键(用“…”表示)结合形成NH3·H2O分子。根据氨水的性质可推知NH3·H2O的结构式为 B 。
(5)在元素周期表中氟的电负性最大，用氢键表示式写出HF水溶液中存在的所有氢键： F—H…F、F—H…O、O—H…F、O—H…O 。
解析：(1)(SCN)2的结构式为N≡C—S—S—C≡N，单键为σ键，三键中含有1个σ键、2个π键，故1 ml (SCN)2中含有π键的数目为4NA；异硫氰酸分子间可形成氢键，而硫氰酸不能，故异硫氰酸的沸点较高。
(2)H2O2与H2O分子间可以形成氢键，溶解度增大，导致二者之间互溶。
(3)乙二胺(H2N—CH2—CH2—NH2)中N原子形成3个σ键，含1对孤电子对，价层电子对数为4，采取sp3杂化；乙二胺(H2N—CH2—CH2—NH2)分子之间可以形成氢键，三甲胺[N(CH3)3]分子之间不能形成氢键，故乙二胺的沸点较高。
(4)从氢键的成键原理上讲，A、B两项都成立，C、D两项都错误；但是H—O键的极性比H—N键的大，H—O 键上氢原子的正电性更大，更容易与氮原子形成氢键，所以氢键主要存在于H2O分子中的H与NH3分子中的N之间。另外，可从熟知的性质加以分析，NH3·H2O能电离出NHeq \\al(＋,4)和OH－，按A项结构不能写出其电离方程式，按B项结构可合理解释NH3·H2ONHeq \\al(＋,4)＋OH－，所以B项正确。
(5)HF在水溶液中形成的氢键可从HF和HF、H2O和H2O、HF和H2O(HF提供氢)、H2O和HF(H2O提供氢)四个方面来考虑。由此可以得出HF水溶液中存在的氢键。
7．水是自然界中普遍存在的一种物质，也是维持生命活动所必需的一种物质。下图为冰的结构：
回答下列问题：
(1)s轨道与s轨道重叠形成的共价键可用符号表示为dss，p轨道以“头碰头”方式重叠形成的共价键可用符号表示为dpp，则H2O分子中含有的共价键用符号表示为 dssp3 。
(2)1 ml冰中有 2 ml“氢键”。
(3)根据等电子原理，写出短周期元素原子形成的与H3O＋互为等电子体的分子或离子 NH3 。
(4)科学家发现在特殊条件下，水能表现出许多种有趣的结构和性质：
①一定条件下给水施加一个弱电场，常温常压下水结成冰，俗称“热冰”，其计算机模拟图如下：
使水结成“热冰”采用“弱电场”的条件，说明水分子是 极性 分子(填“极性”或“非极性”)。
②用高能射线照射液态水时，一个水分子能释放出一个电子，同时产生一种阳离子。产生的阳离子具有较强的氧化性，试写出该阳离子与SO2的水溶液反应的离子方程式 2H2O＋＋SO2===4H＋＋SOeq \\al(2－,4) ；该阳离子还能与水作用生成羟基，经测定此时的水具有酸性，写出该过程的离子方程式 H2O＋＋H2O===H3O＋＋－OH 。
(5)水的分解温度远高于其沸点的原因是 水分解需要破坏分子内部的极性键，水的汽化只需破坏分子间的范德华力与氢键即可，而极性键远比分子间的范德华力与氢键强得多 。
(6)从结构的角度分析固态水(冰)的密度小于液态水的密度的原因是 水分子之间除了范德华力外还存在 较强的氢键，氢键是有方向性和饱和性的，水由液态变为固态时，氢键的这种方向性和饱和性表现得更为突出，每个水分子都处于与直接相邻的4个水分子构成的四面体中心，分子之间的空隙较大，密度较小 。
解析：(1)H原子只有一个电子，且占据s轨道，O原子通过杂化形成4个sp3杂化轨道，杂化轨道上有2个不成对电子，H原子的s轨道与O原子的sp3杂化轨道头碰头形成共价键，则H2O分子中含有的共价键用符号表示为ds－sp3。
(2)每个水分子与相邻的4个水分子形成氢键，故每个水分子形成的氢键数为4/2＝2。
(3)等电子体的要求是原子总数相同，价电子总数相同，所以短周期元素原子形成的与H3O＋互为等电子体的分子或离子有NH3。
(4)①在电场作用下的凝结，说明水分子是极性分子；
②由水分子释放出电子时产生的一种阳离子，可以表示成H2O＋，因为氧化性很强，氧化SO2生成硫酸，2H2O＋＋SO2===4H＋＋SOeq \\al(2－,4)；根据信息和电荷守恒，H2O＋＋H2O===H3O＋＋－OH。
(5)水的分解温度远高于其沸点的原因是水分解需要破坏分子内部的极性键，水的汽化只需破坏分子间的范德华力与氢键即可，而极性键远比分子间的范德华力与氢键强得多。
(6)水分子之间除了范德华力外还存在较强的氢键，氢键是有方向性和饱和性的，水由液态变为固态时，氢键的这种方向性和饱和性表现得更为突出，每个水分子都处于与直接相邻的4个水分子构成的四面体中心，分子之间的空隙较大，密度较小。空气的成分
N2、O2、CO2、水蒸气及稀有气体(如He、Ne等)
原始大气的主要成分
CH4、NH3、CO、CO2等
①
He
－268.8
(a)
－249.5
Ar
－185.8
Kr
151．7
②
F2
－187.0
Cl2
－33.6
(b)
58．7
I2
184．0
③
(c)
19．4
HCl
－84.0
HBr
－67.0
HI
－35.3
④
H2O
100．0
H2S
－60.0
(d)
－42.0
H2Te
－1.8
⑤
CH4
－161.0
SiH4
－112.0
GeH4
－90.0
(e)
－52.0
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